Введение в геоинформационные системы и технологии

2020/2021

Статус: Факультатив

Кто читает: Базовая кафедра Института географии РАН

Когда читается: 2-4 модуль

Преподаватели: Медведев Андрей Александрович, Прокофьева Екатерина Николаевна

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 120

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Один из основных трендов последних лет – лавинообразный рост разнообразия, объемов и разнородности пространственных данных о территории в цифровой форме, производимых различными субъектами – органами государственного и муниципального управления, операторами информационных систем, исследовательскими организациями субъектами бизнеса, некоммерческими организациями, населением. Жизнедеятельность во всех этих сферах требует интеграции пространственных данных - для генерации, проверки, уточнения и развития гипотез в научных исследованиях, для осуществления различных функций, услуг, сделок - в гражданском обороте, которая все больше переходит в среду сетевой инфраструктуры. Анализ происходящих при этом процессов за предыдущие 20 лет показывает значительный рост масштабов и разнообразия несоответствий пространственных данных при их интеграции, которые в настоящее время рассматриваются обществом как барьеры соответствующих видов деятельности, сдерживающих результативность и эффективность их развития. Данная дисциплина нацелена на внедрение средств и методов геоинформационного анализа для оценки состояния компонентов природной среды, оперативного тематического картографирования, автоматизированного мониторинга окружающей среды и хозяйствующих субъектов на основе создания и сбора пространственных данных. Дисциплина включает также получение базовых знаний методологии получения, интеграции и анализа качества пространственных данных (моделей) природно-хозяйственных систем, в режиме реального времени с использованием распределенных систем. Навыки и знания, полученные в рамках данной дисциплины, позволят проводить анализ и обеспечение эффективных решений в географических исследованиях, в проектировании, государственном и муниципальном управлении, экономической и социальной деятельности бизнеса, населения и социальных групп.

Цель освоения дисциплины

Принимая во внимание быстрые изменениями в природных и антропогенных геосистемах и тенденции развития информационного общества становятся наиболее актуальными вопросы использования всех пространственно-временных данных. Ключевым направлением здесь выступает не просто материальное производство, а производство знаний и информации на базе передовых технологий и интеллектуальных систем. Современным предприятиям необходимо комплексное внедрение инновационных геоинформационных технологий и решений, причем в условиях дефицита финансовых ресурсов и выстраивания бережливых систем управления процессами. Для специалистов важны навыки и умения в применении эффективных интегрированных методов моделирования и внедрения новых инструментов управления процессами, знаниями и анализом данных. Виртуальные модели природно-антропогенных геосистем здесь призваны не только символьно отобразить свойств объектов в динамике, но и комплексно сформировать решения, основанные на использовании информационных технологий и методов работы с большими данными. Становятся наиболее востребованными и особую важность обретают инструменты мониторинга окружающей среды, управления природными и техногенными рисками, поиска и генерации данных, построение веб-геосервисов и технологий распределенной обработки данных. Целью изучения дисциплины становится формирование представления о технологиях сбора, организации и анализа пространственных данных для создания полноценных геоинформационных систем, которые представляют собой комплекс аппаратно-программных средств и алгоритмических процедур, созданных для цифровой поддержки, пополнения, управления, преобразования, анализа, пространственного моделирования и визуализации географической информации.

Планируемые результаты обучения

Творческое домашнее задание по 2 темам

Содержание учебной дисциплины

Введение в геоинформационные системы и технологии
Ключевые понятия геоинформационных систем (ГИС) и технологий. Классификации ГИС. Архитектуры и виды ГИС. Современный рынок, сферы применения и перспективы развития геоинформационных систем и технологий.
Технологии и методы работы с большими данными в современной геоинформатике
Современные инструменты мониторинга окружающей среды, управление природными и техногенными рисками, поиск и генерация данных, построение веб-геосервисов и технологий распределенной обработки данных
Работа с программным геоинформационным комплексом
Краткий обзор подключения, функционирования и использования основных приложений программного комплекса на примере ArcGIS.
Особенности работы с геопространственными данными
Ключевые характеристики и виды геопространственных данных, связь объектов и атрибутов, инструменты и технологии управления пространственными данными, методы интеграции.
Табличные геоинформационные данные
Структура таблиц и типы данных. Управление данными. Технологии связывания таблиц. Построение диаграмм и отчетов на основе таблиц.
Редактирование геоинформационных данных
Технологии редактирования, работа со скетчами, проектирование структуры таблиц, работа со значениями
Особенности пространственной идентификации данных
Системы координат. Проекции. Технологии трансформирования и геопривязки.
Базы геоинформационных данных
Современное информационно-технологическое обеспечение ГИС. Типы источников данных; географическая привязка данных; позиционная и семантическая информация. Базы данных и их разновидности. Графическая и атрибутивная базы данных. Позиционные и тематические характеристики в базах данных. Операции над базами данных. Организация, хранение и обработка графической и атрибутивной информации: подсистема ввода, подсистема вывода, подсистема хранения, подсистема обработки, поиска, анализа данных.
Алгоритмы и инструменты управления геоинформационными системами и технологиями
Пространственное моделирование. Пространственное моделирование и пространственная интерполяция. Геокодирование и автоматическая векторизация. Цифрование исходных картографических материалов. Аналитический поиск данных ГИС, создание выборок и их применение. Инструменты визуализации данных. Картографическая визуализация
Методы моделирования и построения геоинформационных систем и технологий. Геоинформационные проекты.
Проектирование и построение информационных моделей территории и проблемноориентированных решений. Экспертные ГИС-системы, решения и пакеты: структура и особенности функционирования. Использование телекоммуникационных сетей и технических инструментов. Интеграция различных и разноформатных геоинформационных данных, систем и технологий. Экспорт и импорт данных. Направления, перспективы и этапы создания ГИС-проектов.
Дистанционное зондирование земли, геомониторинг.
Данные дистанционного зондирования и технологии их использования. Работа с акустическими, геодинамическими и видеоданными, аэро- и космоснимками. Управление георисками, геопространственное прогнозирование.
Актуальные направления современных геоинформационных исследований
Обсуждаются перспективы применения данных геомониторинга в различных сферах человеческой жизнедеятельности.

Элементы контроля

домашнее задание
экзамен

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.5 * домашнее задание + 0.5 * экзамен

Программа дисциплины